早熟高糖甘蔗育种实践与体会

2010-02-09李祖莹王峥嵘

中国糖料 2010年1期

李祖莹，刘毅，王峥嵘

（1.江西省赣州市农科所，赣州 341000；2.江西省甘蔗研究所/赣州市烟科所，赣州 341000；3.赣州农校，赣州 341100）

高糖育种已成为当今世界甘蔗育种的主要目标，而早熟高糖育种则是我国霜冻蔗区甘蔗育种的努力方向。众所周知，早熟高糖丰产良种有利提早开榨，避过霜冻，提高工农经济效益，选育推广早熟高糖耐寒新品种能极大地促进我国霜冻蔗区蔗糖业的竞争力。几十年来我们一直致力于早熟高糖良种的选育研究，笔者将早熟高糖育种工作加以总结，提出一些看法与同行们商榷。

1 江西省早熟高糖品种选育工作的回顾

1.1 早熟高糖甘蔗新品种选育成就

江西省种植甘蔗历史悠久，是南方九省（区）甘蔗主产区之一。江西蔗区具有春雨、夏热、秋凉之气候特点，因此在甘蔗育种中我们历来都偏重于早熟高糖耐寒新良种的选育。这样才有利提早开榨，相对延长榨季，降低霜冻为害，提升甘蔗糖业的竞争力。自开展杂交育种以来，江西省通过鉴定的甘蔗新良种就有赣蔗1～18号和赣糖1～2号等20个之多，其中赣蔗1、8、14、15、16、17、18号、赣糖1号属早熟高糖良种，这些品种不仅早熟、高糖、丰产，而且抗寒性强，宿根性好，有力地促进了江西省甘蔗糖业的发展。同时赣蔗1、8、14、15号、赣糖1号还被粤北、桂北、闽西、湖南、浙江和湖北甘蔗区大面积推广应用，使这些蔗区“大霜不减产、小霜仍增产”提高了糖业经济效益，为兄弟省的蔗糖事业添增了光彩。近年来，我们又选育出赣南02/70、赣南01/129、赣南 02/302、赣南 03/298、赣南 03/501、赣南 03/364、赣南 99/591、和赣南 03/429、赣南 03/372 等早熟高糖新品种（系）。赣南99/591和赣南03/364、赣南03/372、赣南02/70、赣南02/302已经通过了省级区试，早熟、高糖、性状表现突出，近期能通过省级鉴定。赣南95/108（赣蔗18号）在全国区试中的蔗糖分居所有参试良种之榜首，是一个综合性状优良的新良种，其糖分接近世界最高糖分水平——澳大利亚良种的糖分水平。赣南02/70、赣南02/302、赣南03/364、赣南03/372、赣南03/429等几个品种在品比和省级区试上表现比赣蔗18号显著增糖、早熟、丰产性状好。这些品种的育成推广将使江西省的早熟高糖甘蔗育种更上一个新台阶。

1.2 早熟高糖育种的主要技术措施

1.2.1 育种目标明确根据江西省蔗区平均气温相对较低，霜冻较为严重，甘蔗生长期较短的实际情况，确定以选育早熟、高糖、前期生长快、耐寒性强、宿根性好的中大茎高产品种为主要育种目标。

1.2.2 正确选配亲本和组合选配亲本是甘蔗育种中最重要的工作之一，是育种成败的关键所在。20世纪80年代初期以前，我们一般选用当地生长的优良品种作亲本，针对其尚存缺点，选择一个能改进其缺点，而且优良性状较多的亲本进行组配，且认为以野生种F2～F4代优良品种或材料作为亲本之一，重点选用印度种血缘。1964年选用引进良种Nco310与崖城59/844、崖城62/70杂交育成早熟高糖良种赣蔗1、8号，于1975～1976年又以赣蔗8号、赣蔗1号分别与川蔗2号杂交，育成赣蔗14号和赣蔗15号等早熟高糖耐寒良种。在以往的甘蔗育种实践中，我们较重视选用含糖分高的栽培品种为供体来改良甘蔗的含糖量，结果育成的品种其含糖量有一定改良提高，但是产量不高。90年代后，我们把亲本选用策略作调整，开始重视选用高糖与野生血缘低的无性系来配制杂交组合，以选育含糖分高、丰产性与适应性好的品种。重视拓宽甘蔗育种遗传基础，选用最近引进的CP、Roc、CO品种作亲本与新育成的崖城割手密后代或我省优良品种赣蔗14号等进行配组杂交。早熟高糖育种实践证明新引进CP、Roc品种作亲本的高糖性状遗传力较大，对杂种后代遗传变异贡献明显，赣南 91/3（CP57/614×崖城 82/96），赣南 92/615（CP72/1210×崖 71/374），赣南 95/108（Roc1×崖城71/374），赣南 99/71（赣 14 号×崖 84/153），赣南 95/364（Roc10×赣 14 号），赣南 00/8（CP57/614×崖 84/125），赣南00/378（赣75/65×CP57/614+湛82/339）等品种的育成说明了这一情况。

1.2.3 准确的选择方法甘蔗育种亲本为高度杂合的多倍体成非整倍体，多为甘蔗属的几个种的杂种后代，杂交后代分离十分广泛。因此，在正确的亲本组配后，准确的选择方法对甘蔗杂交育种显得十分重要。多年来我们非常重视建立与含糖量相关的田间性状和与含糖量直接有关的糖分性状的选择指标。主要是按杂交组合分类研究，从杂交F1代入手采用科学的统计方法，确定各类杂交组合后代（如株高、茎径、有效茎）和糖分性状（如锤度、蔗糖分）与高糖选育的在早熟高糖中的选择强度。借助与糖分性状有密切遗传相关的性状进行选择。我省甘蔗育种实践证明，在江西要选育早熟高糖基因型品种，必须在10月下旬对杂交后代进行第一次锤度选择，效果较好。并借助于与糖分性状遗传有密切相关的株高有效茎性状进行间接的高糖选择评价。对于抗寒性一般在重霜来临后对其评价选择效果较好。

2 早熟高糖甘蔗育种体会

2.1 应重视高糖亲本的搜集研究利用

在以往的早熟甘蔗育种实践中，普遍选用含糖分高的栽培品种为亲本用来改良甘蔗的含糖量，结果育成的品种其糖分虽有一定的改良，但是蔗茎产量却不高。从多年的甘蔗育种实践体会到，今后应重视选用近期引进的高糖栽培品种（如美国、印度和台湾品种）与野生血缘低代无性系来配制杂交组合，利用野生血缘来强化栽培品种，使双亲优良性状在杂交后代中得到互补，试图筛选早熟、高糖、丰产、适应性好、抗逆性强的优良品种。利用外引品种拓宽我国甘蔗育种遗传基础，能有效提高育种效率。90年代以来，我们利用CP、CO、Roc等系列品种为亲本，育成了一些适应华中蔗区的早熟高糖品种，如赣南91/2、赣南海1/3、赣南89/131、赣南95/364等等。多年来的实践表明，优良的高糖亲本材料有：CP57/614、CP67/412、CP72/1210、CP28/11、CP65/357、CP74/383、CP84/1198、崖 82/96、崖 54/47、崖 64/389、崖霸 1/374、崖 73/226、崖 84/125、崖 84/153、赣南75/65、赣南79/216、Roc1、Roc10、Roc11、Co1001等品种，并且这些品种易将其高糖基因传递给后代，是十分理想的早熟高糖亲本材料，可作为今后早熟高糖良种的亲本材料继续利用。近15年来，我们已利用的早熟高糖综合性状较好的组合为：CP72/1210×崖 71/374、CP67/412×崖 71/374、CP57/614×赣 75/65、CP57/614×崖 64/389、CP57/614×崖 84/125、CP57/614×Roc11、赣 75/65×CP72/1210、赣 75/65×CP57/614、赣 75/65×崖 62/70、赣75/65×Roc11、Roc1×崖 71/374、粤 83/257×Roc11、粤 83/257×赣 75/65、Roc1×崖 84/125、桂 69/435×CP84/1198等多个组合的实生苗在10月下旬就有田间锤度达23Bx以上的单株。利用高糖亲本配制组合，就能利用基因的累加作用，后代性状较突出，变异更广泛，可提高后代群体的糖分水平。今后应扩大这些组合的实生苗群体，选育目标品种。

近年来，我国大陆甘蔗育种者普遍重视选用引进的国外CP品种和台湾品种作为亲本选配组合，以拓宽杂种后代的遗传基础。引进品种用作母本性状遗传较大，效果较好，对杂种后代的遗传变异的贡献明显。今后应继续加大新CP、Roc高糖品种的搜集力度，利用它们来选配更多的试验性组合，研究其配合力，从中鉴别能产生优良基因型的生产性组合，这是今后早熟高糖育种的一项重要工作，能为今后早熟高糖杂交组合选配提供科学依据。

由于新CP种高糖潜力大，而在我国的产量表现不佳，因此在早熟高糖育种时，今后可选用在大茎丰产的栽培品种与之杂交，利用性状互补作用，育出早熟高糖而且高产的新品种。不过在现有的条件下，尽可能选用优良性状多且配合力好的新引进高糖亲本与自育抗性亲本，特别是我国崖城系列自育抗亲本配制组合，通过双亲性状聚合，培育出综合性状好的早熟高糖品种。

2.2 注意早熟高糖育种杂交后代的选择策略

合理选配亲本是获得理想性状重组的前提，制订因地制宜的选择策略，才是育种者高明技能的体现。经过20年来的育种实践，笔者认为今后早熟高糖育种的选择策略应该为：

2.2.1 早期世代以锤度为重点选择性状甘蔗高糖育种的早期选择阶段，锤度是衡量甘蔗基因型汁液质量（糖分）的最重要的性状。锤度的变异主要受基因的遗传效应控制，受圃系影响相对较小，因此甘蔗杂交育种的低级圃（杂种圃、选种圃）应重点从锤度性状筛选优良高糖株系，并以锤度高低判断杂交组合的优劣。

2.2.2 早熟性状选择确认时期宜在11月中旬前早熟高糖甘蔗育种实践证明，在江西10月下旬至11月上旬筛选的高糖并趋于成熟（未完全成熟）的品种，在各蔗区种植均表现为早熟。因此在江西糖分性状的选择时间一般于10月下旬开始进行第一次田间锤度和糖分化验，并以此调查结果来确定杂种后代的早熟性状。产量性状可在11、12月份决选时加以确认，更准确的应在高级别的圃系中。抗寒性一般于12月以后重霜对后代影响程度来判定。多年研究表明10月下旬田间锤度高的杂种后代其无性系一般都是早熟高糖品（系）。

2.2.3 宿根性状的选择实践证明：宿根甘蔗具有省种、省工、早熟等优点，是甘蔗育种中最重要的目标之一。在选用宿根配合力强的亲本的基础上，开展宿根蔗性状选择。对于宿根性状的选择时期，一般以第二年选种圃的品系发株情况而确定。在江西选种圃中表现宿根好的品系一般是宿根性强的品种。

2.2.4 关注相关性状间接选择效应甘蔗F1代群体庞大，变异复杂，分离广泛，要对高糖基因型进行直接选择，概率只有几十万分之一。然而由于基因的多效性和连锁性，使得许多性状存在不同程度相关，因此，在选种时应注意密切遗传相关性状的选择。在育种实践中，株高与锤度一般是正相关，茎径与锤度相关不强。因此选种时要特别留心丛茎数稍多、植株较高，丛重较重的高糖个体的选择，可育成高产高糖新品种。不然入选的高糖单系可能产量低、分蘖差、植株矮小，不能达到高糖高产的目的。今后要以田间锤度和株高为选择重点对实生苗群体进行高糖育种个体筛选的间接选择，并适当加强有效茎数的选择，协调好锤度、茎数、茎径、株高的关系，有利于选育出早熟高糖高产品种。

2.3 加强甘蔗抗病性筛选

我国大陆在“八五”以前，对甘蔗抗病育种不够重视，我省在这方面的研究工作开展得更少。今后应与有关单位协作，加强甘蔗抗病性筛选工作。

3 今后早熟高糖亲本创新基础育种探讨

3.1 加强早熟、高糖亲本创新基础育种

世界甘蔗品种亲本70%～80%来自POJ2878，由于亲缘关系过近，致使品种抗病性、抗逆性减弱，宿根性和适应性变差，从而限制了其生产力。我国自育成近百个甘蔗品种，其亲本绝大多数是POJ2878之后，也是野生种的杂种第6、7代，亲缘关系近、野生血缘含量低，因此导致育成品种生活力、适应性、抗逆性、宿根性普遍下降，这是我国甘蔗育种没有能突破的瓶颈。所以加强基础育种，增加血缘含量，拓宽遗传基础，重点是以CP、Roc、CO新良种作种质与我国的资源种杂交，搞好优异材料创新的基础育种研究，从中选配出优良亲本，与我国栽培品种杂交，选育出突破性品种。并建议设立全国统一的种质创新研究组织机构，开展种质创新工作。

3.2 早熟高糖与抗寒性的并重选择

寒害是甘蔗的主要自然灾害之一，我国除海南省和台湾省两蔗区外，其他蔗区均有不同程度的寒害，尤其是华中蔗区（包括江西、四川、浙江、湖南、粤北、桂北等）受害更为频繁和严重，在这些蔗区生长后期的低温霜冻不仅使原料蔗变质、糖分下降，而且还影响翌年的宿根。严重制约了华中蔗区甘蔗糖业的发展，因此在注重早熟高糖性状的选择时也应重视入选后代的抗寒性选择，做到“早熟高糖”与抗寒性并重选择，这在我国甘蔗育种上具有很重要的理论与实践意义。